电子密码锁的设计及PLD仿真
电子密码锁的设计及PLD仿真[20200131183024]
【摘要】
电 子 密 码 锁 是 一 种通过密码输入来控制电路或是芯片工作，从而控制机 械的开闭，可以有两种方案可供选择：一种是通过中规模集成电路控制，另一种是通过单片机控制，本课题选择前者，以编 码 器，集 成 逻 辑 门 电路，声 光 报警指示电路 构成密 码锁电路，再用PLD软 件进行仿真，实现电子密码锁的输入，显示 和控制功能。
摘要…………………………………………………………………………3页
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:电子密码锁；集成电路；PLD；
引言…………………………………………………………………………4页
一、任务分析4页
二、系统原理设计5页
三、电路设计6页
四、PLD软件仿真11页
五、总结13页
六、致谢14页
七、参考文献 14页
八、附录15页
引 言
所 谓安全 ，是 指不受 威胁，没 有危 险、危 害、损 失，人类的整 体与生 存环境资 源的和 谐 相 处，互 相不伤 害，不 存在任何危 险的的隐 患。是 免 除 了不 可接受 的损 害风 险 的状 态。安 全是 在人 类生 产过 程中，将系 统的运 行状 态 对人 类的生 命、财 产、 环 境可 能产生的损 害控 制在人 类能接 受水平以 下的状 态。
随 着社 会 的发 展，人们的安 全防 盗意 识越 来越 强，因 而锁 被 应 用于生 活的各 个领 域，人 们对它 要求 很 高，不仅要安全 防 盗，而且要使用方 便 ，制 锁者长期以来研 制的准则便是这些。目 前国 内，大 多数 使 用的 还 是 机械 锁， 然 而， 这 种 锁的互开 率非常 高，并且钥 匙 携带起来不太方 便，这 就为电 子锁提 供了发 展的空间。
电子 锁是第 三代计算 机防 盗报警 器的核 心组 成部 分，可以识别 用户身份的合法性。
它有不少优 点，例如：它的保密性很强，防盗 性能好，不 需要钥 匙，只要我 们知 道开锁的 方 法，记住开 锁的密 码，便可开 锁,即方 便又可避 免因丢 失钥匙产生的损 失和烦 恼。一旦密 码泄 露,主人可以方便地设 置新的开 锁 密 码，不会造成损 失。除此之 外,编 码电子 锁将防 盗 报 警与电子 锁合电子 门铃合 为一 体，实现了一物 多 用的功 能。
一、任务分析
P LD就是可编 程 逻 辑器 件，在电子开发领 域 中最具活 力，它 的发 展前景非 常好。P LD能 做什么呢？简 单的 说，PLD能 够完 成所 有数字 器件的功 能，下至简 单的74电 路，上 至高性 能的C PU,都可 以用P LD来实 现。P LD如同一堆积 木或是一张 白 纸，工 程师 们即可 以通 过传 统 的原 理图输 入法，也 可以通 过硬 件描述语 言自由的设 计一个 数 字系 统。通 过P LD 的软 件仿 真，我 们可以将事先验 证设 计的正 确性。PL D具有在 线修改能力，PCB完 成以后，还可以利 用PLD的在 线修改能力，随时修改 设 计达到预 期效 果 ，而不必改 动硬 件电 路。通 过P L D来开发数 字电 路，大 大的缩 短了设 计 时 间，减 少了P CB面 积，提 高了 系统 的可 靠性。 这些优 点使得P LD技术 在9 0年代以后得到飞速发展，同 时ED A软件和硬 件描 述语 言（H DL)也在 过 程中进 步。
此次 的设 计，我 们先从硬件设计上着手。先要整理出 电子密码锁的整体思路，确定方案设 计中 需要的硬件设备。在大的方向确定的 基础上，就可以对系统实现进行规划。
设计电 路包括 ：键盘 输 入电路，时 序产 生电 路，弹 跳消除电 路，寄 存器 清除 信号发 生电 路，键 盘译 码电路，按 键缓 存器，数 值比较，开、 关 门锁 电路，显 示电 路。最 后 通 过 P LD软 件 仿 真得出结 果。
二、系统原理设计
（一）设 计思想
该设 计针对数 字 逻 辑电 路 进行展 开，实 现电 子密 码锁控 制。如果输入密码 的时间超过了40s（用户一般情 况下不会超 过40s，不过如果用 户有需要，可 以自 行修 改延长时间），电 路就会发出警；如 果电路报警连 续三次，键 盘将被锁 定，阻止恶意开锁。本次 设 计输入 键共设置了9 个 ，其中其 他五个是 干 扰按 键，只有四 个才是有效 的密 码 输 入键。一 旦按下干 扰 键，键 盘输入将自动清 零，用户需要开始重新输入；
（二）系统框图
根 据方 案的设 计思 想，我们从 中得到了电 子密 码锁的总 体框图，
如图1所示：
图1 电子密码锁的总体框图
本设 计是通过74 LS1 12双J K触 发 器完成电子密码锁的逻 辑电 路，电路 由两 部分组 成：备 用电 源、电子密 码锁电 路。
设置备用 电源是因 为现 实生 活中出 现的停 电现 象，一旦停电，密 码锁将停止工作，所 以在设 计中加 入了备 用电 源，避免了停电打不开门的意外。
三、电路设计
(一)密码输入电路
图2 密码输入电路
密 码输 入电 路由密 码修 改电 路、驱 动电 路、和密 码检 测电 路组 成。如下图，密 码输入 按 键分别是K 1到K9，用来输入密 码，为了提 高开 关效率， 在开 关两 端各加了一个电 容。 开 始时，报 警电 路送来清 零信 号，I C1、I C2、I C3、I C4自动清 零， 经 过C 25送到T 11的基 极，此 时T 11处 于导 通状 态，B极输 出低电 平，各个电容清 零。见图2。
图3 密码修改电路
1、4个双 刀双 掷开关 组 成了密 码修 改电 路（如 图3所示）, 修 改密 码是利 用开 关切 换的原 理来实 现的。密 码的输 入要通 过开关S 1到S 4 的选 择，也 就实 现了密 码的校 验。本 电 路可供 修改 的密 码有十六组。比 如要设 定的密 码为5492，就将开关 S1拨到右边，S2拨到左边，S3拨到 左边，S4拨到 右边。
2、IC 13、T1 0、T1 1组 成的达 林管 构 成驱 动电路。IC1 3是5 55单 稳 态电路，当它的2脚输 入一个高电 平时，3 脚输 出一个高 电平，T 11、T 10导 通，电磁 闸开 启，锁 开。 与 此同 时，T 10的集 电极上接的D5发 亮，表 示门 开。在现 实生 活中，为 了节 电 ，30 秒后，I C13的状 态变化，电 磁闸 工作停 止。
3、密 码检 测电 路由74LS11 2（双J K触 发 器）构 成。在IC1处在计 数状 态下，按下一个数字，一个下 降沿就会出现在计数端，开始计 数。P端口有个高电平，通过IC9送 往I C 3的2号 脚，驱 动电 路 开 始动 作。
(二)报警电路
报 警 电路 包含两 大 部分：2min延 时 电路 和40s 延 时 电 路 。当 输 入 密 码的 超过 一定时 间时 ，有 可 能就是有人 在恶 意开 锁，电 路 将 自 动报 警，在这 里我们设 置的 时 间为 40秒 ，报 警时 间为80秒。如图4 所示：当输入第一个数字后，电 路开 始计 时（为时 120s，40s是密码输入时间，剩余80s为警报时间）。
图4 报警电路
警报 停 止： 当报 警时间超 过80s后，C5结 束放 电,，IC 10 的3号脚变 成低电 平，T 6导 通，T5截 止， 电路 被强 制处 于稳定状态，IC11 输出低 电平，T7，T8 停止工作，喇叭报警停止 。当用 户 输 入的数字是对的，T 10输出一个清 除报 警信 号送到T12（T12是PN P型），使之处于导 通状态，T7 的基 极处于低 电平，报警信号才能结束。
【摘要】
电 子 密 码 锁 是 一 种通过密码输入来控制电路或是芯片工作，从而控制机 械的开闭，可以有两种方案可供选择：一种是通过中规模集成电路控制，另一种是通过单片机控制，本课题选择前者，以编 码 器，集 成 逻 辑 门 电路，声 光 报警指示电路 构成密 码锁电路，再用PLD软 件进行仿真，实现电子密码锁的输入，显示 和控制功能。
摘要…………………………………………………………………………3页
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:电子密码锁；集成电路；PLD；
引言…………………………………………………………………………4页
一、任务分析4页
二、系统原理设计5页
三、电路设计6页
四、PLD软件仿真11页
五、总结13页
六、致谢14页
七、参考文献 14页
八、附录15页
引 言
所 谓安全 ，是 指不受 威胁，没 有危 险、危 害、损 失，人类的整 体与生 存环境资 源的和 谐 相 处，互 相不伤 害，不 存在任何危 险的的隐 患。是 免 除 了不 可接受 的损 害风 险 的状 态。安 全是 在人 类生 产过 程中，将系 统的运 行状 态 对人 类的生 命、财 产、 环 境可 能产生的损 害控 制在人 类能接 受水平以 下的状 态。
随 着社 会 的发 展，人们的安 全防 盗意 识越 来越 强，因 而锁 被 应 用于生 活的各 个领 域，人 们对它 要求 很 高，不仅要安全 防 盗，而且要使用方 便 ，制 锁者长期以来研 制的准则便是这些。目 前国 内，大 多数 使 用的 还 是 机械 锁， 然 而， 这 种 锁的互开 率非常 高，并且钥 匙 携带起来不太方 便，这 就为电 子锁提 供了发 展的空间。
电子 锁是第 三代计算 机防 盗报警 器的核 心组 成部 分，可以识别 用户身份的合法性。
它有不少优 点，例如：它的保密性很强，防盗 性能好，不 需要钥 匙，只要我 们知 道开锁的 方 法，记住开 锁的密 码，便可开 锁,即方 便又可避 免因丢 失钥匙产生的损 失和烦 恼。一旦密 码泄 露,主人可以方便地设 置新的开 锁 密 码，不会造成损 失。除此之 外,编 码电子 锁将防 盗 报 警与电子 锁合电子 门铃合 为一 体，实现了一物 多 用的功 能。
一、任务分析
P LD就是可编 程 逻 辑器 件，在电子开发领 域 中最具活 力，它 的发 展前景非 常好。P LD能 做什么呢？简 单的 说，PLD能 够完 成所 有数字 器件的功 能，下至简 单的74电 路，上 至高性 能的C PU,都可 以用P LD来实 现。P LD如同一堆积 木或是一张 白 纸，工 程师 们即可 以通 过传 统 的原 理图输 入法，也 可以通 过硬 件描述语 言自由的设 计一个 数 字系 统。通 过P LD 的软 件仿 真，我 们可以将事先验 证设 计的正 确性。PL D具有在 线修改能力，PCB完 成以后，还可以利 用PLD的在 线修改能力，随时修改 设 计达到预 期效 果 ，而不必改 动硬 件电 路。通 过P L D来开发数 字电 路，大 大的缩 短了设 计 时 间，减 少了P CB面 积，提 高了 系统 的可 靠性。 这些优 点使得P LD技术 在9 0年代以后得到飞速发展，同 时ED A软件和硬 件描 述语 言（H DL)也在 过 程中进 步。
此次 的设 计，我 们先从硬件设计上着手。先要整理出 电子密码锁的整体思路，确定方案设 计中 需要的硬件设备。在大的方向确定的 基础上，就可以对系统实现进行规划。
设计电 路包括 ：键盘 输 入电路，时 序产 生电 路，弹 跳消除电 路，寄 存器 清除 信号发 生电 路，键 盘译 码电路，按 键缓 存器，数 值比较，开、 关 门锁 电路，显 示电 路。最 后 通 过 P LD软 件 仿 真得出结 果。
二、系统原理设计
（一）设 计思想
该设 计针对数 字 逻 辑电 路 进行展 开，实 现电 子密 码锁控 制。如果输入密码 的时间超过了40s（用户一般情 况下不会超 过40s，不过如果用 户有需要，可 以自 行修 改延长时间），电 路就会发出警；如 果电路报警连 续三次，键 盘将被锁 定，阻止恶意开锁。本次 设 计输入 键共设置了9 个 ，其中其 他五个是 干 扰按 键，只有四 个才是有效 的密 码 输 入键。一 旦按下干 扰 键，键 盘输入将自动清 零，用户需要开始重新输入；
（二）系统框图
根 据方 案的设 计思 想，我们从 中得到了电 子密 码锁的总 体框图，
如图1所示：
图1 电子密码锁的总体框图
本设 计是通过74 LS1 12双J K触 发 器完成电子密码锁的逻 辑电 路，电路 由两 部分组 成：备 用电 源、电子密 码锁电 路。
设置备用 电源是因 为现 实生 活中出 现的停 电现 象，一旦停电，密 码锁将停止工作，所 以在设 计中加 入了备 用电 源，避免了停电打不开门的意外。
三、电路设计
(一)密码输入电路
图2 密码输入电路
密 码输 入电 路由密 码修 改电 路、驱 动电 路、和密 码检 测电 路组 成。如下图，密 码输入 按 键分别是K 1到K9，用来输入密 码，为了提 高开 关效率， 在开 关两 端各加了一个电 容。 开 始时，报 警电 路送来清 零信 号，I C1、I C2、I C3、I C4自动清 零， 经 过C 25送到T 11的基 极，此 时T 11处 于导 通状 态，B极输 出低电 平，各个电容清 零。见图2。
图3 密码修改电路
1、4个双 刀双 掷开关 组 成了密 码修 改电 路（如 图3所示）, 修 改密 码是利 用开 关切 换的原 理来实 现的。密 码的输 入要通 过开关S 1到S 4 的选 择，也 就实 现了密 码的校 验。本 电 路可供 修改 的密 码有十六组。比 如要设 定的密 码为5492，就将开关 S1拨到右边，S2拨到左边，S3拨到 左边，S4拨到 右边。
2、IC 13、T1 0、T1 1组 成的达 林管 构 成驱 动电路。IC1 3是5 55单 稳 态电路，当它的2脚输 入一个高电 平时，3 脚输 出一个高 电平，T 11、T 10导 通，电磁 闸开 启，锁 开。 与 此同 时，T 10的集 电极上接的D5发 亮，表 示门 开。在现 实生 活中，为 了节 电 ，30 秒后，I C13的状 态变化，电 磁闸 工作停 止。
3、密 码检 测电 路由74LS11 2（双J K触 发 器）构 成。在IC1处在计 数状 态下，按下一个数字，一个下 降沿就会出现在计数端，开始计 数。P端口有个高电平，通过IC9送 往I C 3的2号 脚，驱 动电 路 开 始动 作。
(二)报警电路
报 警 电路 包含两 大 部分：2min延 时 电路 和40s 延 时 电 路 。当 输 入 密 码的 超过 一定时 间时 ，有 可 能就是有人 在恶 意开 锁，电 路 将 自 动报 警，在这 里我们设 置的 时 间为 40秒 ，报 警时 间为80秒。如图4 所示：当输入第一个数字后，电 路开 始计 时（为时 120s，40s是密码输入时间，剩余80s为警报时间）。
图4 报警电路
警报 停 止： 当报 警时间超 过80s后，C5结 束放 电,，IC 10 的3号脚变 成低电 平，T 6导 通，T5截 止， 电路 被强 制处 于稳定状态，IC11 输出低 电平，T7，T8 停止工作，喇叭报警停止 。当用 户 输 入的数字是对的，T 10输出一个清 除报 警信 号送到T12（T12是PN P型），使之处于导 通状态，T7 的基 极处于低 电平，报警信号才能结束。
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